Proses Sintesa dan Pengujian X-Ray Diffraction (XRD) Hidroksiapatit dari Bulk Gipsum Alam Cikalong dengan Bejana Tekan.
TUGAS AKHIR
Proses Sintesa dan Pengujian X-Ray Diffraction
(XRD) Hidroksiapatit dari Bulk Gipsum Alam
Cikalong dengan Bejana Tekan
Disusun :
SLAMET WIDODO
D 200 040 030
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Juli 2009
0
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini kebutuhan masyarakat akan bahan rehabilitasi jaringan
tulang dan gigi cukup besar, sehingga berbagai upaya dikembangkan
untuk mencari alternatif bahan rehabilitasi jaringan tulang dan gigi yang
baik, terjangkau masyarakat serta dapat menggantikan struktur jaringan
yang hilang tanpa menimbulkan efek negative (Wijaya, 2007)
Pengembangan
bahan
biomaterial
sintesis
sebagai
bahan
rehabilitasi jaringan tulang dan gigi diharapkan dapat meningkatkan
pertumbuhan sel-sel yang akan melanjutkan fungsi daur kehidupan
jaringan yang digantikan. Salah satu bahan yang sedang dikembangkan
sebagai biomaterial sintesis adalah biokeramik. Belakangan ini keramik
tidak hanya digunakan sebagai komponen kendaraan bermotor, peralatan
rumah tangga, bahan bangunan dan lain-lain. Namun teknologi keramik
telah diarahkan sebagai bahan penambahan dan rehabilitasi jaringan.
Keramik yang dimaksud dari hal di atas dikenal dengan istilah biokeramik
(Hench, 1991).
Di dalam bahan biokeramik tersebut dikenal dengan adanya bahan
bioaktif (ion Ca2+). Bahan bioaktif tersebut adalah bahan yang dapat
menimbulkan respon biologis spesifik pada pertemuan bahan dengan
1
jaringan
yang
akan
menimbulkan
proses
pembentukan
tulang
(osteogenesis) antara bahan dengan jaringan (Hench, 1991).
Bahan biokeramik yang sering digunakan dalam bidang rehabilitasi
jaringan adalah hidroksiapatit sintetik [HA,Ca10(PO4)6(OH)2]. Hidroksiapatit
merupakan komponen utama dari tulang dan gigi, hal ini dikarenakan
sifat-sifat ion kalsium (Ca2+) pada hidroksiapatit dapat mengubah ion-ion
logam berat yang beracun dan memiliki kemampuan yang cukup baik
dalam menyerap unsur-unsur kimia organik dalam tubuh serta memiliki
sifat biokompatibilitas dan bioaktivitas yang baik pula (Suzuki dkk., 1993).
Penggunaan
hidroksiapatit
sintetik
berbasis
koral
dinilai
sangat
memuaskan sebagai bahan rehabilitasi tulang pada operasi kaki dan
pergelangan kaki (Shah, 2004). Namun dari segi ekonomi, bahan ini dinilai
harganya sangat mahal dan masih impor, sehingga bahan ini kurang
terjangkau oleh masyarakat Indonesia. (Wijaya, 2007)
Endapan gipsum terdapat di Kecamatan Cikalong desa Cibeber;
Kecamatan Cipatujah desa Cidadap. Luas sebaran sekitar 53 ha dengan
sumber daya sebesar 161.115 ton. Di daerah Cidadap, gipsum masih
ditambang oleh PD Agrobisnis dan Pertambangan Jabar dimana rata-rata
per tahun 4.700 ton. (www.dim.esdm.go.id)
Kelemahan di atas menjadi motivasi serta kemauan dalam mencari
bahan alternatif lain untuk pembuatan hidroksiapatit sintetik, di mana
harga dapat ditekan seminimum mungkin (jauh lebih murah), mudah
2
didapat namun memiliki kualitas yang sama dengan hidroksiapatit sintetik
komersial yang ada di pasaran. (Wijaya, 2007)
Dalam penelitian ini, Bulk gipsum lokal direaksikan dengan
menggunakan
larutan
kimia
diammonium
hydrogen
phosphat
[(NH4)2HPO4] pada perlakuan atau proses hidrotermal untuk memperoleh
hidroksiapatit (HAp) sintetik. Kemudian serbuk hidroksiapatit tersebut
dianalisis
menggunakan
mesin
uji
X-Ray
Diffraction
(XRD)
dan
dibandingkan dengan HAp 200 Taihei Jepang (yang ada di pasaran).
1.2. Perumusan Masalah
Penelitian yang dilaksanakan didasarkan pada suatu rumusan
masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara membuat Bulk gipsum alam cikalong dengan
cara mencampur antara serbuk gipsum dan aquades.
2. Bagaimana cara membuat CHAp dari Bulk gipsum alam Cikalong
setelah melalui proses penceluban ke dalam larutan diammonium
hydrogen phosphat [(NH4)2HPO4] yang disinter pada temperatur
100°C dengan proses tertutup (teflon)
3. Bagaimana karakterisasi XRD biomaterial hidroksiapatit (HAp)
dari gipsum alam Cikalong.
3
1.3. Pembatasan Masalah
1. Bahan yang digunakan adalah gipsum alam Cikalong dengan
diameter butir 45 µm dan butiran diamonium hydrogen phospat
[(NH4)2 HPO4] dengan M (Molaritas) = 132,05 g/mol buatan
Merck KGaA 64271 Darmstadt, Germany.
2. Cairan Aqudes sebagai penyampur gipsum dengan konsentrasi
larutan 50%.
3. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian X-Ray Diffraction
(XRD) dengan menggunakan mesin XRD dan standar pengujian
(ASTM C 958-92).
1.4 . Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membandingkan karakterisasi pola XRD dari gipsum alam
Cikalong (CNG) dengan gipsum murni (CaSO4.2H2O) yang ada
di pasaran (komersial).
2. Membandingkan
karakterisasi
pola
XRD
CHAp
(Cikalong
Hidroksiapatit) dengan HAp 200 Taihei Jepang yang sudah ada di
pasaran dengan sistem tertutup (teflon).
1.5. Manfaat Penelitian
Dalam penelitian ini banyak manfaat yang diperoleh untuk mampu
meningkatkan pengetahuan, antara lain :
4
§ Akademik
1. Memberikan sumbangan bagi ilmu pengetahuan dan teknologi di
bidang biomaterial dan biomedical engineering.
2.
Meningkatkan ilmu pengetahuan umum dalam bidang metalurgi
dan khususnya bioceramic.
§ Industri
1.
Mengurangi ketergantungan sebagian bahan dan produk graf
(jaringan
pengganti)
sintesis
yang
selama
ini
masih
menggantungkan pada negara lain (produk impor).
2. Menerapkan teknologi berbasis lokal guna pengembangan bahan
alternatif yang murah dan mudah didapat sebagai bahan pembuat
hidroksispatit untuk digunakan sebagai bahan rehabilitasi jaringan
tulang dan gigi manusia.
1.6.
Sistematika Penulisan
Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika penulisan
sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang
latar belakang, perumusan
masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, dan sistematika penulisan.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab berisi tentang penjelasan tentang studi pustaka
dan
dasar
hidroksiapatit
teori
tentang
(HAp)
serta
gipsum
alam
dasar-dasar
Cikalong,
teori
yang
mendukung dan berhubungan dengan proses penelitian.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang metodologi penelitian meliputi
diagram alir penelitian, pembuatan bulk gipsum, serta
karakterisasi XRD serbuk gipsum alam Cikalong dan
hidroksiapatit hasil sintesa gipsum alam Cikalong dengan
larutan diamonium hidrogen phosphat.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bab
ini
berisi
tentang
hasil
penelitian
dan
pembahasan meliputi hasil dari data karakterisasi XRD
dengan material berupa serbuk hidroksiapatit dari bulk
gipsum alam Cikalong yang disinter pada temperatur
100°C selama 3 dan 6 jam.
BAB V
PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
6
7
Proses Sintesa dan Pengujian X-Ray Diffraction
(XRD) Hidroksiapatit dari Bulk Gipsum Alam
Cikalong dengan Bejana Tekan
Disusun :
SLAMET WIDODO
D 200 040 030
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Juli 2009
0
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini kebutuhan masyarakat akan bahan rehabilitasi jaringan
tulang dan gigi cukup besar, sehingga berbagai upaya dikembangkan
untuk mencari alternatif bahan rehabilitasi jaringan tulang dan gigi yang
baik, terjangkau masyarakat serta dapat menggantikan struktur jaringan
yang hilang tanpa menimbulkan efek negative (Wijaya, 2007)
Pengembangan
bahan
biomaterial
sintesis
sebagai
bahan
rehabilitasi jaringan tulang dan gigi diharapkan dapat meningkatkan
pertumbuhan sel-sel yang akan melanjutkan fungsi daur kehidupan
jaringan yang digantikan. Salah satu bahan yang sedang dikembangkan
sebagai biomaterial sintesis adalah biokeramik. Belakangan ini keramik
tidak hanya digunakan sebagai komponen kendaraan bermotor, peralatan
rumah tangga, bahan bangunan dan lain-lain. Namun teknologi keramik
telah diarahkan sebagai bahan penambahan dan rehabilitasi jaringan.
Keramik yang dimaksud dari hal di atas dikenal dengan istilah biokeramik
(Hench, 1991).
Di dalam bahan biokeramik tersebut dikenal dengan adanya bahan
bioaktif (ion Ca2+). Bahan bioaktif tersebut adalah bahan yang dapat
menimbulkan respon biologis spesifik pada pertemuan bahan dengan
1
jaringan
yang
akan
menimbulkan
proses
pembentukan
tulang
(osteogenesis) antara bahan dengan jaringan (Hench, 1991).
Bahan biokeramik yang sering digunakan dalam bidang rehabilitasi
jaringan adalah hidroksiapatit sintetik [HA,Ca10(PO4)6(OH)2]. Hidroksiapatit
merupakan komponen utama dari tulang dan gigi, hal ini dikarenakan
sifat-sifat ion kalsium (Ca2+) pada hidroksiapatit dapat mengubah ion-ion
logam berat yang beracun dan memiliki kemampuan yang cukup baik
dalam menyerap unsur-unsur kimia organik dalam tubuh serta memiliki
sifat biokompatibilitas dan bioaktivitas yang baik pula (Suzuki dkk., 1993).
Penggunaan
hidroksiapatit
sintetik
berbasis
koral
dinilai
sangat
memuaskan sebagai bahan rehabilitasi tulang pada operasi kaki dan
pergelangan kaki (Shah, 2004). Namun dari segi ekonomi, bahan ini dinilai
harganya sangat mahal dan masih impor, sehingga bahan ini kurang
terjangkau oleh masyarakat Indonesia. (Wijaya, 2007)
Endapan gipsum terdapat di Kecamatan Cikalong desa Cibeber;
Kecamatan Cipatujah desa Cidadap. Luas sebaran sekitar 53 ha dengan
sumber daya sebesar 161.115 ton. Di daerah Cidadap, gipsum masih
ditambang oleh PD Agrobisnis dan Pertambangan Jabar dimana rata-rata
per tahun 4.700 ton. (www.dim.esdm.go.id)
Kelemahan di atas menjadi motivasi serta kemauan dalam mencari
bahan alternatif lain untuk pembuatan hidroksiapatit sintetik, di mana
harga dapat ditekan seminimum mungkin (jauh lebih murah), mudah
2
didapat namun memiliki kualitas yang sama dengan hidroksiapatit sintetik
komersial yang ada di pasaran. (Wijaya, 2007)
Dalam penelitian ini, Bulk gipsum lokal direaksikan dengan
menggunakan
larutan
kimia
diammonium
hydrogen
phosphat
[(NH4)2HPO4] pada perlakuan atau proses hidrotermal untuk memperoleh
hidroksiapatit (HAp) sintetik. Kemudian serbuk hidroksiapatit tersebut
dianalisis
menggunakan
mesin
uji
X-Ray
Diffraction
(XRD)
dan
dibandingkan dengan HAp 200 Taihei Jepang (yang ada di pasaran).
1.2. Perumusan Masalah
Penelitian yang dilaksanakan didasarkan pada suatu rumusan
masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara membuat Bulk gipsum alam cikalong dengan
cara mencampur antara serbuk gipsum dan aquades.
2. Bagaimana cara membuat CHAp dari Bulk gipsum alam Cikalong
setelah melalui proses penceluban ke dalam larutan diammonium
hydrogen phosphat [(NH4)2HPO4] yang disinter pada temperatur
100°C dengan proses tertutup (teflon)
3. Bagaimana karakterisasi XRD biomaterial hidroksiapatit (HAp)
dari gipsum alam Cikalong.
3
1.3. Pembatasan Masalah
1. Bahan yang digunakan adalah gipsum alam Cikalong dengan
diameter butir 45 µm dan butiran diamonium hydrogen phospat
[(NH4)2 HPO4] dengan M (Molaritas) = 132,05 g/mol buatan
Merck KGaA 64271 Darmstadt, Germany.
2. Cairan Aqudes sebagai penyampur gipsum dengan konsentrasi
larutan 50%.
3. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian X-Ray Diffraction
(XRD) dengan menggunakan mesin XRD dan standar pengujian
(ASTM C 958-92).
1.4 . Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membandingkan karakterisasi pola XRD dari gipsum alam
Cikalong (CNG) dengan gipsum murni (CaSO4.2H2O) yang ada
di pasaran (komersial).
2. Membandingkan
karakterisasi
pola
XRD
CHAp
(Cikalong
Hidroksiapatit) dengan HAp 200 Taihei Jepang yang sudah ada di
pasaran dengan sistem tertutup (teflon).
1.5. Manfaat Penelitian
Dalam penelitian ini banyak manfaat yang diperoleh untuk mampu
meningkatkan pengetahuan, antara lain :
4
§ Akademik
1. Memberikan sumbangan bagi ilmu pengetahuan dan teknologi di
bidang biomaterial dan biomedical engineering.
2.
Meningkatkan ilmu pengetahuan umum dalam bidang metalurgi
dan khususnya bioceramic.
§ Industri
1.
Mengurangi ketergantungan sebagian bahan dan produk graf
(jaringan
pengganti)
sintesis
yang
selama
ini
masih
menggantungkan pada negara lain (produk impor).
2. Menerapkan teknologi berbasis lokal guna pengembangan bahan
alternatif yang murah dan mudah didapat sebagai bahan pembuat
hidroksispatit untuk digunakan sebagai bahan rehabilitasi jaringan
tulang dan gigi manusia.
1.6.
Sistematika Penulisan
Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika penulisan
sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang
latar belakang, perumusan
masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, dan sistematika penulisan.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab berisi tentang penjelasan tentang studi pustaka
dan
dasar
hidroksiapatit
teori
tentang
(HAp)
serta
gipsum
alam
dasar-dasar
Cikalong,
teori
yang
mendukung dan berhubungan dengan proses penelitian.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang metodologi penelitian meliputi
diagram alir penelitian, pembuatan bulk gipsum, serta
karakterisasi XRD serbuk gipsum alam Cikalong dan
hidroksiapatit hasil sintesa gipsum alam Cikalong dengan
larutan diamonium hidrogen phosphat.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bab
ini
berisi
tentang
hasil
penelitian
dan
pembahasan meliputi hasil dari data karakterisasi XRD
dengan material berupa serbuk hidroksiapatit dari bulk
gipsum alam Cikalong yang disinter pada temperatur
100°C selama 3 dan 6 jam.
BAB V
PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
6
7